Это первый процессор, который может одновременно обрабатывать ультрабыстрые потоки данных и сигналы беспроводной связи, используя физику микроволн.
По сути, данная разработка инженеров Корнельского университета представляет собой первую в мире настоящую микроволновую нейросеть, полностью встроенную в кремниевый кристалл. Этот микрочип способен в реальном времени обрабатывать информацию в частотной области — от расшифровки радиосигналов до отслеживания целей радара и цифровой обработки данных. И всё это — при потреблении менее 200 милливатт энергии.
Секрет заключается в том, что чип умеет программируемо «искажать» сигнал в широком диапазоне частот и мгновенно адаптироваться под различные задачи, минуя множество этапов обработки, которые обычно выполняют цифровые компьютеры. «Он может быть перепрофилирован сразу для нескольких вычислительных задач», — объясняет ведущий автор работы Бал Говинд.
В отличие от привычных нейросетей, работающих на основе цифровых операций и функционирующих поэтапно под контролем тактового сигнала, «микроволновый мозг» использует аналоговое, нелинейное поведение в микроволновом диапазоне. Это позволяет ему обрабатывать потоки данных на частотах в десятки гигагерц — значительно быстрее большинства цифровых чипов. «Бал отказался от множества традиционных схемотехнических подходов, чтобы достичь этого результата», — отмечает профессор Алисса Апсел. — «Вместо того чтобы копировать цифровые нейросети, он создал что-то, напоминающее управляемую смесь частотных эффектов, что в итоге обеспечивает высокую производительность».
Чип способен выполнять как простые логические операции, так и сложные задачи — например, распознавать последовательности бит или вести счет в двоичной системе на высоких скоростях. В тестах он продемонстрировал точность до 88% и выше в распознавании различных типов беспроводных сигналов — на уровне цифровых нейросетей, но при значительно меньших энергозатратах и размерах.
Кроме того, благодаря своей высокой чувствительности к входным сигналам устройство может использоваться в области аппаратной кибербезопасности — например, для обнаружения аномалий в работе беспроводных систем сразу в нескольких диапазонах микроволн. В будущем, если удастся еще больше снизить энергопотребление чипа, его можно будет применять в периферийных вычислениях, интегрируя прямо в умные часы или смартфоны, чтобы обучать модели локально, без постоянного доступа к облачным серверам.
На данный момент речь идет об экспериментальном образце, но его разработчики уверены, что технологию можно масштабировать. В настоящее время они занимаются повышением точности и интеграцией «микроволнового мозга» в существующие платформы микроволновой и цифровой обработки.
Фото: hi-tech.mail.ru